DE2231688C3 - Heißluft-Durchlaufofen für Schlauchmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißluft-Durchlaufofen zum Erwärmen kontinuierlich zu- und abgeführten Schlauchmaterials mit einer Lufteinlaßkammer, einer Luftauslaßkammer und einem beide Kammern verbindenden Rohrleitungssystem, durch das das Schlauchmaterial geführt ist, sowie einer beide Kammern verbindenden, mit einem Umwälzgebläse und einer Heizeinrichtung versehenen Luftrückführleitung.

Ein solcher, aus der US-PS 33 55 156 bekannter Ofen ist zum sehr schnellen Aufheizen von Schlauchmaterial aus Stahl, Messing oder Aluminium bestimmt. Dieses Schlauchmaterial wird in dem Durchlaufofen mit einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit behandelt. Dessen Temperatur ist wensentlich höher als die Temperatur, auf die das Schlauchmaterial gebracht werden soll, damit in der zur Verfügung stehenden Durchlaufzeit das Schlauchmaterial seine Soll-Temperatur erreicht. Diese hohen Gasströmungsgeschwindigkeiten, die aufgrund der relativ großen Steifigkeit des behandelten Schlauchmaterials möglich sind, lassen es zu, die Gesamtanordnung, die durch die Länge des die beiden Kammern verbindenden Rohres bestimmt wird, relativ kurz aufzubauen, da der zur Verfügung gestellte Wärmeüberschuß ausreicht, auch bei kurzer Ofenlänge das Schlauchmaterial auf seine Soll-Temperatur aufzuheizen.

Bei der Behandlung von Schlauchmaterial aus thermoplastischem Material, wie es zur Herstellung von Flaschen und dgl. verwendet wird, kann mit einem derartigen Wärmeüberschuß nicht gearbeitet werden,

da das Material, damit es formbar wird, in dem Ofen bis kurz vor seiner Erweichungstemperatur aufgeheizt werden muß, wodurch es gewolltermaßen einen Teil seiner Stabilität verliert, und ein Wärmeüberschuß leicht zu einer ungleichmäßigen, insbesondere Übererwärroiing des Schlauchmaterials führt Es kommt bei der Behandlung von thermoplastischem Material auf eine möglichst langsam ansteigende Erwärmung an, die mit einem Ofen der in der US-PS 33 55 156 beschriebenen Art ohne zusätzliche Maßnahmen nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ofen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ohne wesentliche Vergrößerung der baulichen Abmessungen die langsame Erwärmung von thermoplastischem Schlauchmaterial bis kurz vor den Erweichungspunkt möglich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohrleitungssystem aus mehreren (n) Rohren besteht, durch die das Schlauchmaterial geführt ist, und in den Luftkammern insgesamt (n— 1) vom Schlauchmateriai teilweise umschlungene Umlenkräder angeordnet sind, und daß am Umfang der Umlenkräder Schlauchführungsteile angebracht sind, die aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen und das Schlauchmaterial bei minimaler Berührung von den Umfangsflächen der Umlenkräder fernhalten.

Durch ein Mehrfaches an Verbindungsrohren zwischen den beiden Luftkammern und die Umlenkräder ist es möglich, bei einer erheblichen Verlängerung des Weges, den das Schlauchmaterial im Ofen zurückzulegen hat, die Ofenabmessungen in einem vernünftigen Rahmen zu halten. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß trotz der Vermehrfachung des Durchlaufweges im Ofen die Temperatursteuerungsmittel nicht im geringsten vermehrt werden müssen. Man kann mit relativ geringen Luftgeschwindigkeiten arbeiten, was zu einem sehr gleichmäßigen Temperaturanstieg im Schlauchmaterial führt. Schädigungen des Schlauchmaterials durch Turbulenzen sind nicht zu befürchten, da sich solche kaum ausbilden können. Eine besondere Sorge gilt den Umlenkrädern, da thermoplastisches Schlauchmaterial eine geringe spezifische Wärme hat und bei satter Auflage auf den Umlenkrädern die Gefahr bestünde, daß es im Schlauchmaterial zu Temperaturschocks kommt. Aus diesem Grunde sind die Umlenkräder so ausgebildet, daß das Schlauchmaterial auf ihnen nur punktweise aufliegt. Der Wärmeübergang zwischen Schlauchmaterial und Umlenkrad ist dadurch auf ein Minimum herabgesetzt.

Im einfachsten Fall sind demnach die beiden Luftkammern mittels zweier Verbindungsrohre gekoppelt, wobei die eine Kammer eine Eintritts- und Austrittsöffnung für das Schlauchmaterial und die andere Kammer ein Umlenkrad aufweist. Sind z. B. drei Verbindungsrohre vorgesehen, so tritt das Schlauchmaterial in der einen Kammer in den Ofen ein, wird in der anderen Kammer um- und zurückgelenkt, wird in der ersten Kammer ein weiteres Mal umgelenkt und tritt schließlich aus der zweiten Kammer aus dem Ofen wieder aus. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise auf knappem Raum beliebig viele Erwärmungsstrecken für das Schlauchmaterial geschaffen werden können, so daß die Wärmeverluste verhältnismäßig gering gehalten werden und eine vorsichtige Erwärmung des Schlauchmaterials gewährleistet werden kann.

Das Schlauchmaterial kann lediglich durch das Abziehen auf der Abzugsseite durch den Ofen hindurch bewegt werden. Zur Verringerung der Reibung können

aber auch beispielsweise die Umlenkrader einen Antrieb aufweisen.

Zweckmäßigerweise sind die Führungsteile im Innern der Verbindungsrohre derart angeordnet, daß das Schlauchmaterial koaxial zu den Verbind ungsrohren gehalten wird. Die Führungsteile weisen vorteilhafterweise U-Form auf. Von Vorteil ist es ferner, wenn sie aus einem besonders reibungsarmen Material bestehen, dessen Schmelzpunkt höher ist als der des Schlauchmaterials. In Betracht kommt hier insbesondere Polytetrafluorethylen.

Um etwa noch innerhalb des Ofens bestehende Temperaturunterschiede unschädlich zu machen und das Schlauchmaterial exakt auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, ist es von Vorteil, wenn die Heißluft in die Kammer, aus der das erwähnte Schlauchmaterial abgezogen wird, in der Nähe der Abzugsöffnung eingeleitet wird.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Us zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Flaschenfertigungsstraße zur Veranschaulichung des Anwendungsbereichs des erfindungsgemäßen Ofens,

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Ofen, teilweise aufgebrochen, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2 und F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 2.

Gemäß Fig. 1 dient ein Extruder zur Hers'.ellung eines Schlauches 10 aus Polypropylen. Dieser Schlauch durchläuft eine Kalibriervorrichtung und dann ein Kühlbad, in welchem das Schlauchmaterial bis unterhalb der Kristallisationstemperatur abgekühlt wird. Sodann durchläuft der Schlauch den erfindungsgemäßen Ofen, der hier im ganzen mit 11 bezeichnet ist, wo das Schlauchmaterial auf eine Temperatur gebracht wird, die um einige wenige Grad unter dem Schmelzpunkt des kristallinen Materials liegt. Nach dem Erwärmen durchläuft der Schlauch ein sich verengendes konisches Bauteil 12, gelangt zu einer teilbaren Form, die im geöffneten Zustand mit 16 und in geschlossenem Zustand mit 14 bezeichnet ist. Es sind zwei solcher Formen vorhanden, von denen sich jeweils eine um den Schlauch schließt, mit ihm mitwandert und nach dem öffnen in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird. In der geschlossenen Form wird durch Blasformen eine Flasche 18 hergestellt, die in einer Fertigbearbeitungsstation von den Schlauchzwischenstücken getrennt wird.

Gemäß F i g. 2 w eist der Ofen 11 drei mit 20,22 und 24 bezeichnete Verbindungsrohre auf, die eine Eintrittskammer 26 und eine Austrittskammer 28 miteinander verbinden und in die beiden Kammern münden. An die Austrittskammer 28 schließt sich ein weiteres Rohr 25 an. In jedem der genannten Rohre ist ein inneres Rohr 27 (Fig.3) angeordnet, das von dem vorzuerwärmenden Schlauchmaterial 10 durchlaufen wird. In der Eintrittskammer 26 ist ein Umlenkrad 30 auf einer Achse 31 drehbar gelagert, während in der Austrittskammer 28 ein Umlenkrad 32 auf einer Achse 33 drehbar gelagert ist. Entlang der ganzen Länge jedes inneren Rohres 27 erstreckt sich eine Tragschiene 34, an der mehrere querliegende Platten 35 in Längsabständen verteilt befestigt sind. Diese Platten dienen dazu, die Tragschiene in dem Rohr in ihrer Lage zu halten. Die Breite der Tragschiene 34 entspricht etwa einem Drittel des Durchmessers des Schlauchmaterials 10. Mit den querliegenden Platten 35 sind an mehreren über die Länge der Tragschiene 34 verteilten Punkten U-förmige Führungsteile 36 aus Tetrafluorethylen an ihrer geschlossenen Seite 37 befestigt Die U-förmigen Führungsteile 36 sind in dem inneren Rohr 27 so angeordnet, daß die Achse des hindurchlaufenden Schlauchmaterials 10 mit der Achse des inneren Rohrs zusammenfällt Am Umfang der Umlenkräder 30 und 32 sind ebenfalls U-förmige Führungsteile 38 angeordnet und gemäß F i g. 4 mit ihrer geschlossenen Seite 39 am Umfang des betreffenden Umlenkrades befestigt

,ο Gemäß Fi g.4 ist an den Wänden der Eintrittskammer 26 eine Tragplatte 68 befestigt, gegenüber welcher die Achse 31 schräg nach unten ragt Wie aus Fig.4 ersichtlich, ist das Umlenkrad unter einem solchen Winkel geneigt, daß es im wesentlichen in einer Ebene

, ₅ liegt die durch die Achsen der Rohre 22 und 24 verläuft Die Vorderwand der Eintrittskammer 26 weist eine Eintrittsöffnung für das Schlauchmaterial 10 auf, und diese öffnung ist koaxial zu dem Rohr 20 angeordnet. Gemäß F i g. 1 liegt das Umlenkrad 32 in einer

,ο senkrechten Ebene, die durch die Achsen der Rohre 20 und 22 verläuft

Die Führungsteile können aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, jedoch soll der Werkstoff der Bewegung des Schlauchmaterials 10 nur einen minima-

2_S len Reibungswiderstand entgegensetzen, um ein vorzeitiges Recken des Rohrmaterials zu verhindern. Ferner soll der Werkstoff der Führungsteile eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben, damit aus dem Schlauchmaterial keine Wärme abgeführt wird, und natürlich muß der Schmelzpunkt der Führungsteile höher liegen als derjenige des Schlauchmaterials 10. Bei einem Schlauchmaterial aus Polypropylen erweisen sich z. B. Führungsteile aus Polytetrafluorethylen als sehr zweckmäßig. Ferner kann man in Verbindung mit einem Schlauchmaterial aus Polypropylen Führungsteile verwenden, die

z. B. aus Polychlortrifluoräthylen, Polyvinylidenfluorid oder fluorhalligen Äthylen-Propylen-Mischpolymerisaten hergestellt sind.

Gemäß Fig.2 ist eine Luftzuführleitung 40 vorhanden, deren eines Ende mit einem Gebläse 42 verbunden ist, während ihr anderes Ende in der Austrittskammer 28 mündet. Die Mündung der Luftzuführleitung 40 ist in der Austrittskammer 28 so angeordnet daß sie der Austrittsöffnung des Schlauchmaterials 10 benachbart ist. Diese Anordnung gewährleistet, daß das Schlauchmaterial 10 kurz vor dem Recken einer maximalen Lufttemperatur ausgesetzt wird, so daß es an dieser Stelle zusätzliche Wärme aufnehmen kann, wenn es sich auf einer unter dem Sollwert liegenden Temperatur befindet. Weiterhin ist eine Rückführleitung 44 vorhanden, deren eines Ende an das Gebläse 42 angeschlossen ist, während ihr anderes Ende in der Eintrittskammer 26 mündet. Jedes der Rohre 20,22,24 und 25 ist ebenso wie die Luftzuführleitung 40 von einem äußeren Rohr und

_5S einem dazwischen gebildeten Dampfmantel 46 umgeben. Alle genannten Kammern und Rohre sowie die Luftzuführleitung und die Luftrückführleitung sind auf ihrer Außenseite gemäß F i g. 3 mit einem Isoliermaterial 43 versehen, um unnötige Wärmeverlustc zu

(,0 vermeiden. Das Gebläse 42 bewirkt, daß die Luft durch die Austrittskammer 28, die Rohre 20, 22 und 24 sowie die Eintrittskammer 26 in der genannten Reihenfolge zirkuliert, um dann durch die Rückführleitung 44 zu dem Gebläse zurückzuströmen. Hierbei wird die Luft mit

(,s einer solchen Geschwindigkeit durch die Vorrichtung geleitet, daß eine turbulente Strömung entsteht.

Beim Betrieb der Vorrichtung tritt das aus kristallinischem Werkstoff bestehende Schlauchmaterial 10 in die

Eintrittskammer 26 ein, es gleitet über die Führungsteile in dem Rohr 20, es legt sich um die Führungsteile auf dem Rad 32 herum, wobei das Rad in Drehung versetzt wird, es bewegt sich dann zurück durch das Rohr 22, wobei es über die Führungsteile 36 in diesem Rohr gleitet, es wird von den Führungsteilen 38 auf dem Rad 30 aufgenommen, so daß sich dieses Rad dreht, es durchläuft das Rohr 24, wobei es über die zugehörigen Führungsteile gleitet, es bewegt sich durch die Austrittskammer 28 hindurch, und schließlich verläßt es die Austrittskammer über das Austrittsrohr 25. Die zum Hindurchziehen des Schlauchmaterials durch den Ofen benötigte Kraft wird ausschließlich durch die sich bewegenden Formen 14 und 16 auf das Rohrmaterial aufgebracht. Die geschlossenen inneren Abschnitte 37 der ü-förmigen Führungsteile 36 und die Platten 35 halten das Schlauchmaterial 10 in einem Abstand von der Tragschiene 34, so daß gemäß F i g. 2 ein Luftspalt 80 zwischen der Tragschiene und dem Schlauchmaterial vorhanden ist. Zwischen dem Schlauchmaterial 10 und jedem der U-förmigen Führungsteile tritt nur eine minimale Berührung auf, und die Schenkel der U-förmigen Führungsteile wirken als Führungen, wenn das Rohrmaterial dazu neigen sollte, sich in Richtung auf die Wand des betreffenden Rohrs zu bewegen. Die geschlossenen inneren Abschnitte 39 der U-förmigen Führungsteile 38 verhindern eine Berührung zwischen

dem Schlauchmaterial und den Umfangsflächen der Räder 30 und 32, so daß gemäß Fig. 2 Luftspalte 82 zwischen den Rädern und dem Schlauchmaterial vorhanden sind. Somit kommt praktisch die gesamte Außenfläche des Schlauchmaterials ständig in Berüh-ο rung mit der zirkulierenden heißen Luft.

Sollte eine größere Zahl von Durchläufen erforderlich sein, um das Schlauchmaterial im gewünschten Ausmaß vorzuwärmen, kann man zu diesem Zweck natürlich weitere Rohre vorsehen und in der Einlrittss kammer sowie der Austrittskammer weitere Umlenkrädcr anordnen. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Rad 30 und/oder das Rad 32 mittels eines Motors anzutreiben, um die auftretende Reibung zu überwinden, damit keine zu hohe Zugspannung auf das über die Räder laufende Schlauchmaterial aufgebracht wird, die zu einem vorzeitigen Recken des Schlauchmaterials führen kennte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Heißluft-Durchlaufofen zum Erwärmen kontinuierlich zu- und abgeführten Schlauchmaterials mit einer Lufteinlaßkammer, einer Luftauslaßkammer und einem beide Kammern verbindenden Rohrleitungssystems, durch das das Schlauchmaterial geführt ist, sowie einer beide Kammern verbindenden, mit einem Umwälzgebläse und einer Heizeinrichtung versehenen Luftrückführung, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungssystem aus mehreren (n) Rohren (20, 22, 24) besteht, durch die das Schlauchmaterial (10) geführt ist und in den Luftkammern (26, 28) insgesamt (n-\) vom Schlauchmaterial teilweise umschlungene Umlenkräder (30, 32) angeordnet sind, und daß am Umfang (82) der Umlenkräder (30,32) Schlauchführungsteile (38) .angebracht sind, die aus schiecht wärmeleitendem Material bestehen und das Schlauchmaterial (10) bei minimaler Berührung von den Umfangsflächen der Umlenkräder (30,32) fernhalten.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohren (20, 22, 24) sehnenartig verlaufende Schlauchführungsteile (36,37) angeordnet sind, die das Schlauchmaterial (10) bei minimaler Berührung tragen.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile (36, 38) allgemein U-förmig sind.

4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Umlenkräder (30, 32) deren Hauptebenen unter einem Winkel zueinander verlaufen.